專利名稱：小的含酶顆粒的制作方法
技術領域：
本發明涉及流化床噴涂機中產生的小含酶顆粒，其中大部分的顆粒具有小于300 微米的直徑并含有單一核心。
背景技術：
在幾種工業中將含酶顆粒摻入產品中，所述工業包括洗滌劑工業、紡織加工工業、 食品(例如焙烘)工業、動物飼料工業和燃料乙醇工業。此類顆粒可以通過許多技術制備， 包括流化床噴涂、高剪切力造粒、擠出、滾圓、造球(prilling)和噴霧干燥。小尺寸(例如，直徑小于300微米)的含酶顆粒在某些應用中是希望的，因為小顆 粒比噴霧干燥粉末產生更少的粉塵并且更好地保護酶免受滅活劑的作用，同時更容易與這 些工業中常見的其他粉狀成分更均勻和更難以察覺地摻和。此類粉末包括表面活性劑和其 他洗滌劑成分、緩沖劑、鹽、谷物粉、淀粉、糖和/或惰性稀釋劑。當摻入此類粉末和細顆粒 材料中時，較小顆粒具有更少的分離傾向。另外，給定質量的較小含酶顆粒將比相同質量的 較大顆粒含有多得多的單個顆粒，并且因而將在較小含酶顆粒摻入其中的粉末的樣品或等 分樣品內部提供更大的均一性(在凈濃度上變化更小)，尤其對于較小的樣品尺寸，例如， 每等分樣品小于約50至100克粉末。直徑在150至350微米范圍的顆粒是有利的，因為它 們不是如此之小以致于產生大量的粉塵或容易喪失酶活力，并且它們不是如此之大以致于 與常見的粉狀產物摻和不良。在頂噴式流化床涂布機中制備此類顆粒是受歡迎的，原因在于該項技術與該項技 術高生產率即每單位時間生產的顆粒質量相比，能夠以相對低的生產成本和低的設備成本 產生包覆顆粒。采用這種包覆工藝，通過正確選擇核心顆粒的尺寸分布，可以實現最終包覆 產物的所得狹窄且限定的粒度分布，這有利于均一品質和與粉末的摻和。頂噴式流化床涂布機是粒子床懸浮于隨機循環床或攪拌床中的涂布容器，其中所 述的隨機循環床或攪拌床由穿過該容器基部處的篩板或停留板的上行氣流產生，并且液態 涂布液可以經由插入該床的噴嘴導入。頂噴式流化床涂布法是充分建立的技術，用于產生 較大尺寸范圍的包覆含酶顆粒，即，其中大部分顆粒具有大于300微米的直徑。然而，對于 較小顆粒，當隨著酶和其他溶液噴灑時，流化顆粒存在團聚或粘合起來的強烈傾向，原因是 涂布液中存在粘合劑。細粉末的團聚作用經常有意地用來產生干燥產物，但是這類團聚的 粉末經常是不希望的，因為它們一般具有寬廣的粒度分布，不自由流動并且當經受操作中 遭遇的剪切力、撞擊力或其他力量作用時傾向于形成粉塵或破碎成細粒。另外，對團聚物的 包覆一般是低效率的，因為大部分包覆材料摻入間隙區，而非均勻地包覆底材粒子。需要用于在頂噴式流化床涂層工藝中產生均勻包覆的基本上分立的小含酶顆粒
4的改良方法。發明簡述在一個方面，本發明提供了含酶顆粒群體。該群體中至少約95%的顆粒含有由一 種或多種無機鹽組成的單一核心，并且所述顆粒含有在該核心上包覆的含酶層。在一些實 施方案中，至少約50 %、60 %、70 %、80 %或90 %的顆粒含有約150至約300微米的直徑。在 一些實施方案中，至少約50 %、60 %、70 %、80 %或90 %的顆粒含有約200微米至約350微 米的直徑。在一些實施方案中，至少約50%、60%、70%、80%或90%的顆粒含有約150至 約355微米的直徑。在一個實施方案中，核心由硫酸鈉組成。在一些實施方案中，至少約80%或90% 的核心含有約150至約250微米的直徑。在一些實施方案中，至少約80%或90%的核心含 有約200至約300微米的直徑。在一些實施方案中，核心含有大于約1. 2g/ml或1. 4g/ml 的堆積密度。在一些實施方案中，含酶層含有選自蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶和植酸酶的酶。在 一些實施方案中，含酶層還含有聚合物、糖、淀粉和表面活性劑中的至少之一。在一些實施方案中，顆粒還含有在含酶層上包覆的含隔離鹽的層。在一個實施方 案中，隔離鹽層含有硫酸鈉。在一些實施方案中，隔離鹽層含有兩種或多種鹽的混合物。在 一些實施方案中，隔離鹽層含有兩種或多種無機硫酸鹽的混合物。在一個實施方案中，隔離 鹽層含有硫酸鈉和硫酸鎂的混合物。在一些實施方案中，顆粒還含有在隔離鹽層上包覆的含聚合物的外包覆層。除了 聚合物之外，外包覆層任選地還含有色素。在一個實施方案中，該聚合物是聚乙烯醇。在一些實施方案中，顆粒含有在隔離鹽層上包覆的含色素的外包覆層。在另一方面，本發明提供了含有如上文所述的含酶顆粒群體的組合物。在一些實 施方案中，該組合物是洗滌劑組合物。在一些實施方案中，該組合物是紡織加工組合物。在 一些實施方案中，該組合物是動物飼料組合物。在另一方面，本發明提供了制造含酶顆粒的方法，包括在流化床噴涂機中將含酶 層包覆到核心上。由該方法產生的至少約95%的顆粒含有由一種或多種無機鹽組成的單 一核心。在一些實施方案中，由該方法產生的至少約50%、60%、70%、80%或90%的顆粒 含有約150至約300微米的直徑。在一些實施方案中，由該方法產生的至少約50%、60%、 70%、80%或90%的顆粒含有約200至約350微米的直徑。在一些實施方案中，至少約 50 %、60 %、70 %、80 %或90 %的顆粒含有約150至約355微米的直徑。在所述方法的一個實施方案中，核心由硫酸鈉組成。在一些實施方案中，至少約 80%或90%的核心含有約150至約250微米的直徑。在一些實施方案中，至少約80%或 90%的核心含有約200至約300微米的直徑。在一些實施方案中，核心含有大于約1. 2g/ ml的堆積密度。在一些實施方案中，核心含有大于約1.2或1.4g/ml的堆積密度。在一些 實施方案中，將所述核心預篩至約2. 0或更小、2. 5或更小、或者3. 0或更小的粒子分散度指 數。在一些實施方案中，該方法還包括將含有隔離鹽的層包覆在含酶層上，其中在添 加隔離鹽層之前，不從流化床噴涂機取出顆粒。在一個實施方案中，隔離鹽層含有硫酸鈉。 在一些實施方案中，隔離鹽層含有兩種或多種鹽的混合物。在一些實施方案中，隔離鹽層含有兩種或多種無機硫酸鹽的混合物。在一個實施方案中，隔離鹽層含有硫酸鈉和硫酸鎂的 混合物。在一些實施方案中，該方法還包括將含有聚合物的和任選地還含有色素的外包覆 層包覆在隔離鹽層上，其中在添加外包覆層之前，不從流化床噴涂機取出顆粒。在一個實施 方案中，該聚合物是聚乙烯醇。在一些實施方案中，該方法還包括將含有色素的外包覆層包 覆在隔離鹽層上，其中在添加外包覆層之前，不從流化床噴涂機取出顆粒。附圖簡述

圖1描述了如實施例1-4中所述制備的酶顆粒的粒度分布。發明詳述本發明提供了用于在頂噴式流化床涂布工藝中產生包覆的基本上分立(即基本 上不粘結)的小含酶顆粒的方法和由該產生的含酶顆粒。如本文中所述的含酶顆粒可以用于如清潔(例如洗滌劑)、紡織加工、食品(例如 焙烘)、動物飼料和燃料乙醇生產的應用中。含酶顆粒本發明提供了小的含酶顆粒。本發明的顆粒包括單一、分立的核心和在該核心上 包覆的含酶層。該核心由一種或多種無機鹽組成。在一個實施方案中，核心由硫酸鈉組成。 本發明的酶顆粒的直徑是約150iim至約300iim、約150iim至約350 ym、約150iim至約 355iim、約 180iim 至約 300iim、約 180iim 至約 350iim、約 210iim 至約 350iim、約 212um 至約355iim或約180 ii m至約355 ii m。在多個實施方案中，酶顆粒的直徑是任一的約150、 160、170、180、190、200、或 210 ym 至任一的約 250、260、270、280、290、300、310、320、330、 340、350、或355iim。顆粒中鹽核心的直徑是約100 y m至約250 y m、約150 y m至約250 y m 或約250 u m至約300 u m。本發明的含酶顆粒在流化床噴涂機中產生。該酶層含有一種或多種酶。該酶層也可以含有聚合物、糖、淀粉和表面活性劑中的 一種或多種。在一些實施方案中，含酶顆粒包括在酶層上包覆以隔絕或阻礙水和失活性物質輸 送至酶和/或以改善機械強度并降低顆粒易碎性的隔離層。隔離層含有鹽(例如硫酸鈉)、 多糖(例如淀粉)、糖(例如蔗糖)或它們的組合。在一些實施方案中，含酶顆粒包括外包覆層。該外包覆層可以包覆在酶層上或可 以包覆在隔離層上。外包覆層可以在含酶顆粒中發揮任意多種功能，這取決于該顆粒的終 端用途。例如，外包覆層可以使酶抵抗漂白的氧化作用、當該顆粒導入含水介質時引起想要 的溶解速率、提供針對環境潮氣的隔離以增強酶的貯藏穩定性、和/或改善機械穩定性和 降低顆粒破碎及形成粉塵的傾向。外包覆層可以含有聚合物例如聚乙烯醇，和/或色素。在一些實施方案中，含酶顆粒含有重量占約50%至約70%的無機鹽核心(例如硫 酸鈉)、約至約25%的酶固體層(例如，酶以及蔗糖、淀粉、表面活性劑和聚合物中的一 種或多種)、約10%至約20%的隔離層(例如，鹽如硫酸鈉；或兩種或多種鹽的混合物如硫 酸鈉和硫酸鎂的混合物)和/或約5至約10%的外包覆層(例如，含有聚合物和/或色素 如聚乙烯醇、二氧化鈦和表面活性劑或聚乙烯醇和滑石的層)。在一些實施方案中，所述顆 粒以約0. 5至約25%顆粒重量例如約0. 5、1、2、5、10、15、20或25%顆粒重量的量含有酶。本發明也提供了含酶顆粒群體，該群體中的至少約95%、98%或99%顆粒含有由 一種或多種無機鹽組成的單一、分立的核心和在該核心上包覆的酶層。在如本文中所述的顆粒群體中，至少約50 %、60 %、70 %、80 %、85 %、90 %或95 %的顆粒具有約150 u m至約 300iim、約 150iim 至約 350iim、約 150iim 至約 355iim、約 180 ii m 至約 300iim、約 180 ii m 至約 350iim、約 210iim 至約 350iim、約 212iim 至約 355 ii m 或約 180 ii m 至約 355 ii m 的直 徑。在一些實施方案中，至少約50%、60%、70%、80%、85%、90%、或95%的顆粒具有任一 的約 150、160、170、180、190、200、或21011111至任一的約 250、260、270、280、290、300、310、 320、330、340、350、或 355 u m 的直徑。在一些實施方案中，如本文中所述的含酶顆粒群體含有約2. 0或更小、約2. 5 或更小、或者約3.0或更小的粒度分散程度指數。如本文中所用的“粒度分散程度指 數”(“PSDI”)指樣品中粒子直徑第90位重量平均百分位數(D90)與第10位重量平均百 分位數(D10)的比率。樣品中10%重量的粒子大于D90直徑并且樣品中10%重量的粒子 小于D10直徑。在一些實施方案中，如本文中所述的顆粒群體產生的粉塵水平小于約50、40、30、 20、10或5mg/pad，如Heubach試驗所測量。鹽核心如本文中所述的含酶顆粒的核心由一種或多種無機鹽組成。在一些實施方案中， 該核心由硫酸鈉、檸檬酸鈉、氯化鈉、硫酸鈣或它們的組合組成。在一個實施方案中，核心由 硫酸鈉組成。如本文中所述的含酶顆粒的鹽核心具有約lOOiim至約250iim、約150iim至約 250 u m或約250 u m至約300 u m的直徑。在一些實施方案中，在制備含酶顆粒群體之前，將鹽核心預篩至約2. 0或更小、 約2. 5或更小、或者約3. 0或更小的粒度分散程度指數。預篩可以使用本領域已知的方法 進行，例如使用振動篩(vibratory sieve shaker)或氣動分選器。例如，核心可以通過經 250 u m篩的常規篩分、收集來自大于150 u m篩的級分并拋棄或回收穿過150 u m篩的細粒 進行預篩。預篩也可以在流化床涂布機中通過用氣流吹散細粒進行。可以調整氣流，從而 將保留想要的核心尺寸。一般而言，鹽核心具有大于約1. Og/ml的堆積密度。在一些實施方案中，堆積密度 大于1.2g/ml。在一些實施方案中，堆積密度大于約1.4g/ml。在一些實施方案中，堆積密 度是任一的約1. 0、1. 2或1. 4g/ml至任一的約1. 6、1. 7或1. 8g/ml。可以通過下述方式將 堆積密度測量為“灌注堆積密度”或“非輕拍堆積密度”，即用已知容積的粒子灌注量筒、測 量量筒中的粒子質量并通過質量除以容積來計算堆積密度。酶層可以在如本文中所述顆粒的酶層中包含單種酶或兩種或多種酶的組合。在一些 實施方案中，該酶層包含能夠水解底物例如著色劑的酶。這種酶一般是水解酶，例如蛋白 酶(細菌蛋白酶(例如，枯草桿菌蛋白酶)或真菌蛋白酶、酸性、中性或堿性蛋白酶)、淀粉 酶(a或0)、脂肪酶或纖維素酶。在一些實施方案中，酶是枯草桿菌蛋白酶，例如，在美國 專利號4，760，025、歐洲專利號130 756或PCT申請號W0 91/06637中所述的枯草桿菌蛋 白酶。在一些實施方案中，酶是纖維素酶，例如，從Danisco US, Inc. , Genencor Division 可商業獲得的Multifect L250 或Puradax 。在一些實施方案中，酶層包含氧化酶、加氧 酶、轉移酶、脫水酶、還原酶、半纖維素酶、過氧化物酶、磷脂酶、酯酶、角質酶、果膠酶、角蛋
7白酶、脂肪氧合酶、木質素酶、支鏈淀粉酶、單寧酶、戊聚糖、malanase、^ -葡聚糖酶、阿拉伯 糖苷酶、透明質酸酶、軟骨素酶、漆酶、過氧化氫酶、異構酶、果膠酸裂合酶或甘露聚糖酶或 它們的組合。在一些實施方案中，酶層包含植酸酶。在一些實施方案中，酶層包含過水解酶 (perhydrolase)，例如PCT申請號W0 05/056782中所述的酶。在一些實施方案中，酶層包 含由 Danisco US, Inc, Genencor Division 在商品名 Purafect >Purastar >Properase > Puradax 、Clarase 、Multifect 、Maxacal 、Maxapem 、和 Maxamyl 下出售的一種或多 種酶(見美國專利號 4，760，025 和 PCT 申請號 WO 91/06637)；由 Novo Industries A/ S (Denmark)Alcalase > Savinase > Primase > Durazyme > Duramyl > 0vozyme > Polarzyme 禾口 Termamyl 。除酶之外，酶層也可以任選地包含一種或多種其他組分。此類非酶組分包括但不 限于聚合物(例如，聚乙烯醇、聚乙二醇)、糖(例如，蔗糖(sucrose)、蔗糖(saccharose)、 葡萄糖、果糖、半乳糖、麥芽糖糊精)、淀粉(例如，玉米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀 粉、化學或物理改性淀粉)、糊精、消泡劑(例如，聚醚型多元醇，如Foamblast 882 (Emerald Foam Control)、Erol DF 204K(Ouvrie PMC)、DG436(0DG Industries，Inc.)、KF0 880(KAB0 Chemicals, Inc.))、糖醇(例如，山梨糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、木糖醇)、表面活性劑(例 如，醇乙氧基化物如 Neodol 23-6. 5 (Shell Chemical LP, Houston, TX)和 Lutensol T065 (BASF))和抗再沉積劑(例如，聚乙二醇聚酯如R印el-o-Tex SRP6 (Rhodia, Inc.)、 Texcare SRN-100 或 SRN-170(Clariant GmbH, Sorez-100 (ISP Corp.))。“消泡劑”是用來防止泡沫或使其破裂的化合物。這些化合物也可以稱作去泡劑 (defoamer)或去泡試劑(defoaming agent)。這些化合物是降低液體的表面彈性并防止亞 穩定泡沫形成的表面活性物質。泡沫作為傾向于實現液體的表面彈性與表面活性物質之間 的平衡而破裂(Vardar-Sukan (1991) Recent Adv. Biotechnol. 113-146)。用于本文所述顆 粒中的消泡劑通常適用于生物加工。合適的消泡劑包括但不限于脂肪、油、蠟、脂族酸或酯、 醇、硫酸鹽、亞硫酸鹽、脂肪酸、皂、含氮化合物、磷酸鹽、聚乙二醇、硫化物、硫代化合物、硅 氧燒以及鹵代和無機化合物(Ghildyal(1988)Adv.Appl. Microbiol. (1988)33 173-222) 在一些實施方案中，油、脂肪酸、酯、聚乙二醇和硅氧烷是有用的。在一些實施方案中，消泡 劑是環氧乙烷環氧丙烷共聚物。在一個實施方案中，環氧乙烷環氧丙烷共聚物具有大約 2200的分子量(例如，可從Mazer Chemicals, Inc.以Mazu 獲得)。隔離層在一些實施方案中，將隔離層包覆在如本文中所述含酶顆粒中的酶層上。在一些 實施方案中，該隔離層含有一種或多種鹽，例如硫酸鈉、檸檬酸鈉、硫酸鎂、硫酸鉀和/或硫 酸銨。在一些實施方案中，該隔離層包含硫酸鈉、由硫酸鈉組成或基本上由硫酸鈉組成。在 一些實施方案中，該隔離層包含硫酸鈉和硫酸鎂的混合物、由該混合物組成或基本上由該 混合物組成。在一些實施方案中，該隔離層含有糖(例如蔗糖)、多糖(例如淀粉)或它們 的組合。在一些實施方案中，該隔離層含有單價、二價或三價水溶性無機硫酸鹽，例如鈉、 鉀、銨、鎂、鋁、亞鐵和/或鐵硫酸鹽或兩種或多種可溶性無機硫酸鹽的混合物。在一些實施方案中，該隔離層是兩種鹽的混合物，一種鹽以相對于隔離層總重 量至少約50%、60%、70%、80%或90%的重量存在。在一些實施方案中，這兩種鹽以約
850 50,55 45,60 40,65 35或70 30的隔離層重量之比率存在。在一個實施方 案中，兩種鹽的混合物是硫酸鈉和硫酸鎂的混合物。在一些實施方案中，該隔離層由硫酸鈉 和硫酸鎂以約30 70至約70 30隔離層重量例如30 70,35 65,40 60,45 55、 50 50,55 45,60 40,65 35 或 70 30 的比率組成。在一些實施方案中，該隔離層是水合的。術語“水合的”意指隔離材料含有游離或 結合形式或這兩種形式組合的水。可以在涂布工藝期間或之后添加水合的水。水合程度將 是材料本身和所應用的溫度、濕度和干燥條件的函數。“中等和高的”水活度意指具有至少約0. 25,0. 30或0. 35的水活度。本文中所指 的水活度是一旦使隔離材料但不使其他包覆層包覆在顆粒上面時顆粒本身的水活度。其他 包覆層可以屏蔽作為不同層的隔離材料的水活度的精確測量結果。不希望受理論限制，預期水活度大于0. 25的材料會在相對濕度大于25%的貯藏 條件下具有降低的水吸取驅動力。大部分氣候具有25%以上的相對濕度。許多洗滌劑具有 約0. 3至0. 4范圍的水活度。如果顆粒的水活度實際上高于周圍洗滌劑或貯存環境的水活 度，則應當消除顆粒吸取水的驅動力，并且水可以實際上由顆粒釋放至顆粒的周圍環境。即 便顆粒的水活度低于洗滌劑的水活度或相應的相對濕度，則隔離層中存在的水將充當限制 由顆粒吸取并影響蛋白質核心的水量的防護物。在鹽水合物的情況下，水合材料是具有結晶的結合水的晶狀鹽水合物。應當以如 此方式選擇并應用水合物，從而所得的包覆顆粒將具有大于0. 25的或盡可能高的水活度， 同時仍作為觸感干燥的顆粒。通過以如此方式應用鹽水合物或任何其他合適的水合隔離材 料，消除了由顆粒進一步攝取水的任何驅動力。作為重要結果，撤除了用于輸送可能損害酶 活性的物質如過硼酸鹽或過氧化物陰離子的驅動力。沒有作為運載體的水，這些物質更不 可能滲入酶核心。經驗數據表明通過用穩定的鹽水合物包覆酶核心則明顯地增強顆粒中的 酶活性。用于產生水合隔離層的合適鹽的例子包括七水合硫酸鎂、七水合硫酸鋅、五水合 硫酸銅、七水合磷酸氫二鈉、六水合硝酸鎂、十水合硼酸鈉、二水合檸檬酸鈉和四水合乙酸鎂。外包覆層在一些實施方案中，含酶顆粒包含外包覆層。在一個實施方案中，外包覆層包覆在 酶層上。在另一個實施方案中，外包覆層包覆在隔離層上，所述的隔離層包覆在酶層上。在一些實施方案中，外包覆層包含一種或多種聚合物。合適的聚合物包括但不限 于聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙酸乙烯酯、PVA-甲基丙烯酸甲酯共聚物、 PVP-PVA共聚物、纖維素衍生物如甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥基纖維素、乙基纖維 素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙二醇、聚環氧乙烷、脫乙酰殼多糖、阿拉伯膠、黃原 膠、角叉菜聚糖、乳膠聚合物和腸溶性聚合物(enteric polymer) 0在一些實施方案中，外包覆層包含PVA。用于摻入外包覆層的合適PVA包括具 有低程度至高程度粘性的部分水解、完全水解和中度水解的PVA(見，例如美國專利號 5，324，649.)。在一個實施方案中，外包覆層包含具有低粘度的部分水解的PVA。在一些實施方案中，外包覆層包含一種或多種色素。合適色素的非限制性例子包 括精細分散的增白劑如二氧化鈦或碳酸鈣、硫酸鈣、滑石或有色色素或染料。一般地，此類色素是溶解時低殘留色素。除聚合物和/或色素外，外包覆層還可以包含增塑劑、增量劑、 潤滑劑、表面活性劑和抗再沉積劑中的一種或多種。合適的增塑劑包括但不限于多元醇(例如，糖、糖醇、聚乙二醇(PEG))、二元醇、丙 二醇)、脲、檸檬酸三乙酯、苯二甲酸二丁酯或二甲酯或水。合適的增量劑包括但不限于糖(例如，蔗糖或淀粉水解物，如麥芽糖糊精或玉米 糖漿固體)、粘土(例如，高嶺土或膨潤土)和滑石。“增量劑”是添加至(通常較高成本和 較高特性的)另一種物質以調節或稀釋該物質的(通常較低成本的)物質。合適的潤滑劑包括但不限于非離子表面活性劑(例如，NeodoLLutensol TO 65)、 牛油醇、脂肪酸、脂肪酸鹽(例如，硬脂酸鎂)和脂肪酸酯。合適的表面活性劑包括但不限于醇乙氧基化物如Neodol 23-6. 5和Lutensol T065。合適的抗再沉積劑包括但不限于聚乙二醇聚酯如R印el-o-Tex SRP6, Texcare SRN-100 或 SRN-170、禾卩 Sorex-100。制造酶顆粒的方法本發明提供了用于產生如上文所述含酶顆粒的方法，所述方法包覆效率高和團聚 最小。該方法包括在流化床噴涂機中將含酶層包覆到無機鹽核心上。任選地，方法還包括 在流化床噴涂機中將隔離層包覆到含酶層上，將外包覆層包覆到含酶層上或將隔離層包覆 到含酶層上和將外包覆層包覆到隔離層上。至少約95%、98%或99%按照本文中所述方法 產生的含酶顆粒含有單一、分立的核心(即不團聚并且含有顆粒對核心1 1的比率)。在 一個實施方案中，無機鹽核心由硫酸鈉組成。在本發明的方法中，鹽核心的粒度分布、形狀和密度受到控制，從而允許產生小的 基本上分立的包覆顆粒。在一些實施方案中，通過導入流化床噴涂機之前預選擇或預篩初 始裝入的核心至約2. 0或更小、約2. 5或更小、或者約3. 0或更小的PSDI來實現這一點。鹽 核心包含大于約1. 0、1. 2或1. 4g/ml的堆積密度，其中所述該堆積密度在頂噴涂機中產生 比具有較低堆積密度的鹽核心更受控制的流化與包覆效率。鹽核心的受控尺寸分布和堆積 密度的這些因素導致具有充分床膨脹(以避免團聚)、但是使物理淘析作用(粒子落入濾 器、除塵器或出口氣流的損失)最小化的受控流化模式。在一些實施方案中，調節流化床涂 布機的氣流、噴灑速率、床溫度和/或霧化氣壓以實質地防止團聚。可以在連續或間歇工藝中制備含酶顆粒。在連續工藝中，將酶層和隔離層和/或 外包覆層包覆在鹽核心上，同時不從噴涂機取出顆粒。在間歇工藝中，將顆粒從噴涂機取出 并且再導入噴涂機，隨后添加隔離層和/或外包覆層。如本文中所述的連續工藝具有以下優點允許在流化床涂布機的單一高效操作內 部制備分立的小顆粒、在包覆步驟之前不需要單獨制備酶顆粒或從涂布機取出未完成的產 物以在后續操作中添加其他包覆層。通過消除在操作之間運輸未包覆酶核心的需要，這種 單一內含工藝消除了停機時間和運輸損失，并且使得制造廠中操作員對不安全水平的氣載 酶塵和氣溶膠的暴露最小化。至少約50%、60%、70%、80%、85%、90%或95%的在本文所述方法中產生的顆 粒具有約 150iim 至約 300iim、約 150iim 至約 350iim、約 150iim 至約 355iim、約 180 u m 至約 300iim、約 180iim 至約 350iim、約 210iim 至約 350iim、約 212iim 至約 355 ii m 或約180iim至約355iim的直徑。在一些實施方案中，至少約50%、60%、70%、80%、85%、90% 或95%的顆粒具有任一的約150、160、170、180、190、200或210 ym至任一的約250、260、 270、280、290、300、310、320、330、340、350 或 355 ii m 的直徑。在一些實施方案中，通過如本文中所述方法產生的含酶顆粒群體含有約2. 0或更 小、約2. 5或更小、或者約3. 0或更小的粒度分散程度指數。組合物本發明提供了含有如上文所述含酶顆粒的組合物。除了含酶顆粒之外，所述組合 物還含有適合所述顆粒在具體應用如清潔(例如，洗滌劑)、紡織品或動物飼料中使用的組 分。清潔組合物在一些實施方案中，如本文中所述的含酶顆粒摻入清潔組合物如洗滌劑中，例如 用于衣物或餐具洗滌用途，以提供清潔性能和/或清潔益處。適合包括入清潔組合物的 酶包括但不限于半纖維素酶、過氧化物酶、蛋白酶、纖維素酶、木聚糖酶、脂肪酶、磷脂酶、酯 酶、角質酶、果膠酶、角蛋白酶、還原酶、氧化酶、酚氧化酶、脂肪氧合酶、木質素酶、支鏈淀粉 酶、單寧酶、戊聚糖酶、malanase, ^ -葡聚糖酶、阿拉伯糖苷酶、透明質酸酶、軟骨素酶、漆 酶、過水解酶和淀粉酶或其混合物。常見的組合是常規可用酶如蛋白酶、脂肪酶、角質酶和 /或纖維素酶與淀粉酶聯合的混合物。也可以在清潔組合物中包含附屬材料，例如旨在輔助或增強清潔性能、用于處理 待清潔的基材或修飾清潔組合物的美學，如香料、色料、染料或其他等。要了解此類添加劑 對如本文中所述的含酶顆粒是額外的。這些額外組分的確切性質和摻入水平取決于組合 物的物理形式和該組合物待使用的清潔操作的性質。合適的附屬材料包括但不限于表面 活性劑、助洗劑、螯合劑、染料轉移抑制劑、沉積助劑、分散劑、酶穩定劑、催化物質、漂白激 活劑、漂白增強劑、預成型過酸、聚合分散劑、粘土垢除去/抗再沉積劑、增白劑、抑泡劑、染 料、香料、結構增塑劑、織物柔軟劑、載體、水溶助長劑、加工助劑和/或色素。除下文公開 內容之外，此類其他添加劑和使用水平的合適例子在美國專利號5，576，282,6, 306，812，和 6，326，348 中描述。表面活性劑-如本文中所述的清潔組合物可以包含表面活性劑或表面活性劑系 統，其中表面活性劑可以選自非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、 兩性表面活性劑、兩性離子表面活性劑、半極性非離子表面活性劑及其混合物。表面活性劑 一般以約0. 至約60%、約至約50%或約5%至約40%主題清潔組合物重量的水平 存在。助洗劑_如本文中所述的清潔組合物可以包含一種或多種洗滌劑助洗劑或助洗 劑系統。使用助洗劑時，主題清潔組合物一般將包含至少約1%、約3%至約60%或約5% 至約40%主題清潔組合物重量的助洗劑。助洗劑包括但不限于聚磷酸的堿金屬鹽、銨鹽和烷醇銨鹽、堿金屬硅酸鹽、堿土金 屬和堿金屬碳酸鹽、硅鋁酸鹽助洗劑、聚羧酸酯化合物。醚羥基聚羧酸酯、馬來酸酐與乙烯 或乙烯甲基醚的共聚物、1，3，5-三羥基苯_2，4，6_三磺酸和羧甲氧基琥珀酸、多乙酸的多 種堿金屬鹽、銨鹽和取代的銨鹽如乙二胺四乙酸和氨三乙酸以及多元羧酸如苯六甲酸、琥 珀酸、檸檬酸、氧基二琥珀酸、聚馬來酸、苯1，3，5_三羧酸、羧甲氧基琥珀酸及其可溶性鹽。
螯合劑_如本文中所述的清潔組合物可以含有一種或多種螯合劑。合適的螯合劑 包括但不限于銅、鐵和/或錳螯合劑及其混合物。使用螯合劑時，清潔組合物可以包含約 0. 至約15%或約3. 0%至約10%主題清潔組合物重量的螯合劑。沉積助劑-如本文中所述的清潔組合物可以含有一種或多種沉積助劑。合適的沉 積助劑包括，但不限聚乙二醇、聚丙二醇、聚羧酸酯、污垢釋放聚合物如聚對苯二甲酸和粘 土如高嶺土、蒙脫石、凹凸棒土、伊利石、膨潤土、多水高嶺土及其混合物。染料轉移抑制劑-如本文中所述的清潔組合物可以包含一種或多種染料轉移抑 制劑。合適的高分子染料轉移抑制劑包括但不限于聚乙烯吡咯烷酮聚合物、聚胺N-氧化 物聚合物、N-乙烯吡咯烷酮和N-乙烯咪唑的共聚物、聚乙烯p惡唑烷酮和聚乙烯咪唑及其 混合物。在主題清潔組合物中存在時，染料轉移抑制劑可以以約0.0001%至約10%、約 0. 01%至約5%或約0. 至約3%該清潔組合物重量的水平存在。分散劑-如本文中所述的清潔組合物可以含有一種或多種分散劑。合適的水溶性 有機分散劑包括但不限于同聚的或共聚的酸或其鹽，其中多元羧酸包含彼此被不超過2個 碳原子隔開的至少2個羧基。酶穩定劑-洗滌劑中使用的酶可以通過多種技術穩定化。本文中所用的酶可以例 如通過成品組合物中存在水溶性鈣和/或鎂離子源穩定化，其中所述的水溶性鈣和/或鎂 離子源提供離子給酶。催化性金屬絡合物_如本文中所述的清潔組合物可以包含一種或多種催化性金 屬絡合物。一種類型含金屬的漂白催化劑是這樣的催化劑系統，其包含具有定義的漂白 催化活性的過渡金屬陽離子如銅、鐵、鈦、釕、鎢、鉬或錳陽離子、具有少許或沒有漂白催化 活性的輔助金屬陽離子如鋅或鋁陽離子和對催化性及輔助金屬陽離子具有定義的穩定常 數的掩蔽劑，尤其是乙二胺四乙酸、乙二胺四(亞甲基膦酸)及其水溶性鹽。此類催化劑 在美國專利號4，430，243中公開。用于本文中的含錳催化劑是已知的并且在例如美國專 利號5，576，282中描述。用于本文中的鈷漂白催化劑是已知的并且在例如美國專利號 5，597，936和5，595，967中描述。此類鈷催化劑由已知方法輕易地制備，所述方法例如在美 國專利號5，597，936和U. S. 5，595，967中教授。本文中的組合物也可以包含大型多環剛性配體(縮寫為“MRL”)的過渡金屬絡合 物。作為實際問題并且不作為限制方式，可以調節本文中的組合物和清潔方法以提供水質 洗滌介質中至少百萬分之一份級別的活性MRL種類，并且經常提供洗液中約0. 005ppm至 約25ppm、約0. 05ppm至約lOppm或約0. lppm至約5ppm的MRL。過渡金屬漂白催化劑中的 合適過渡金屬包括錳、鐵和鉻。在一個實施方案中，MRL是交叉橋接的超級剛性配體，如5， 12-二乙基-1，5，8，12-四氮雜雙環[6. 6. 2]十六烷。合適的過渡金屬MRL由已知方法輕易 地制備，所述方法例如在PCT申請號W000/332601和美國專利號6，225，464中教授。本文中公開的清潔組合物可以用來清潔表面或織物上的部位(situs)。一般，至少 一部分的部位與處于未摻雜形式或稀釋于洗滌液中的如上文所述清潔組合物接觸，并隨后 任選地洗滌和/或淋洗該部位。洗滌包括但不限于刷洗和機械攪拌。織物可以包括在正常 消費者使用條件下能夠進行清洗的大多數任意織物。所公開的清潔組合物一般以溶液中從 約500ppm至約15，OOOppm的濃度使用。當洗滌溶劑是水時，水溫一般在約5°C至約90°C范 圍內并且當該部位包含織物時，水對織物質量之比一般是從約1 1至約30 1。
紡織加工組合物在一些實施方案中，如本文中所述的含酶顆粒摻入紡織加工組合物。適合包括入 紡織加工組合物的酶包括但不限于纖維素酶、過水解酶、聚酯酶、淀粉酶、酚氧化酶(例如 漆酶)和過氧化氫酶。在一些實施方案中，紡織加工組合物也可以包含抗再沉積劑(例如， R印el-O-Tex、Sorez 100 (ISP Corp.)。動物飼料組合物在一些實施方案中，如本文中所述的含酶顆粒摻入動物飼料組合物。適合包括入 動物飼料組合物的酶包括纖維素水解酶和/或半纖維素水解酶。適合摻入飼料組合物的 酶的非限制性例子包括植酸酶、木聚糖酶、磷酸酶、蛋白酶、淀粉酶、酯酶、氧化還原酶、脂肪 酶、轉移酶、纖維素酶、磷脂酶、木質素酶和葡聚糖酶。以下實施例意圖說明，但不限制本發明。
實施例實施例1將粒子直徑大小范圍150 ii m至250 ii m的2296克硫酸鈉晶體載入Vector FL_1 流化床涂布機并流化。為此，將5557克含有23，608U/ml活性中性纖維素酶、3. 6%來自ISP Corp的Sorez-100 ( 一種抗再沉積劑)和0. 36%聚乙烯醇(來自Erkol的5/88)的溶液噴 涂到硫酸鈉晶體上。噴涂參數如下溶液噴灑速率6. 5gpm(克每分鐘)，在2. 5小時期間增加至15. 4gpm。對于實驗的其余部分，維持在15. 4gpm。入口溫度 85°C，在1小時后提高至90°C出口溫度 在42 °C與46 V之間流化氣流 50cfm (立方英尺每分鐘)原子化氣壓每平方英寸40磅(psi)，在2. 5小時期間增加至50psi。收獲3017克產物，將其中2899克通過40目篩(425 y m)。在表1和圖1中顯示粒 度分布。表1實施例1中所產生的酶顆粒的粒度分析
粒度(u m)粒子的量(％ )大于4253. 8354-4251. 1297-3542. 6210-29759. 0
1權利要求
含酶顆粒群體，其中至少約95％的所述顆粒包含單一核心和包覆在所述核心上的含酶層，其中所述核心由一種或多種無機鹽組成，并且其中至少約80％的所述顆粒包含約150至約355微米的直徑。
2.根據權利要求1的顆粒群體，其中所述核心由硫酸鈉組成。
3.根據權利要求2的顆粒群體，其中至少約80%的所述硫酸鈉核心包含約100至約 250微米的直徑。
4.根據權利要求1的顆粒群體，其中含酶層還包含聚合物、糖、淀粉或表面活性劑中的 至少之一種。
5.根據權利要求1的顆粒群體，其還包含在所述含酶層上包覆的含隔離鹽的層。
6.根據權利要求5的顆粒群體，其中隔離鹽層包含硫酸鈉。
7.根據權利要求5的顆粒群體，其中隔離鹽層包含兩種或多種鹽的混合物。
8.根據權利要求7的顆粒群體，其中所述兩種或多種鹽的混合物由硫酸鈉和硫酸鎂組成。
9.根據權利要求8的顆粒群體，其中所述硫酸鈉和硫酸鎂以約30 70至約70 30 的隔離層重量之比率存在于所述隔離鹽層中。
10.根據權利要求5的顆粒群體，其還包含在所述隔離鹽層上包覆的含聚合物的外包覆層。
11.根據權利要求10的顆粒群體，其中所述聚合物是聚乙烯醇。
12.根據權利要求5的顆粒群體，其還包含在所述隔離鹽層上包覆的含色素的外包覆層。
13.根據權利要求10的顆粒群體，其中所述外包覆層還包含色素。
14.根據權利要求1的顆粒群體，其中所述核心包含大于約1.2g/ml的堆積密度。
15.洗滌劑，其包含根據權利要求1的顆粒群體。
16.紡織加工組合物，其包含根據權利要求1的顆粒群體。
17.動物飼料組合物，其包含根據權利要求1的顆粒群體。
18.制造含酶顆粒的方法，包括在流化床噴涂機中將含酶層包覆到核心上， 其中至少約95%的所述顆粒包含單一核心，其中所述核心由一種或多種無機鹽組成，其中將所述核心預篩至約2. 0或更小的粒子分散度指數，并且其中至少約80%的所述顆粒包含約150至約355微米的直徑。
19.根據權利要求18的方法，其中所述核心由硫酸鈉組成。
20.根據權利要求19的方法，其中至少約80%的所述硫酸鈉核心包含約100微米至約 250微米的直徑。
21.根據權利要求20的方法，其中所述硫酸鈉核心包含大于約1.2g/ml的堆積密度。
22.根據權利要求18的方法，還包括將包含隔離鹽的層包覆在所述含酶層上，其中在 添加隔離鹽層之前，不從流化床噴涂機取出顆粒。
23.根據權利要求22的方法，其中所述隔離鹽層包含硫酸鈉。
24.根據權利要求22的方法，其中隔離鹽層包含兩種或多種鹽的混合物。
25.根據權利要求24的方法，其中所述兩種或多種鹽的混合物由硫酸鈉和硫酸鎂組成。
26.根據權利要求25的方法，其中所述硫酸鈉和硫酸鎂以約30 70至約70 30的 隔離層重量之比率存在于所述隔離鹽層中。
27.根據權利要求22的方法，還包括將包含聚合物的外包覆層包覆在所述隔離鹽層 上，其中在添加外包覆層之前，不從流化床噴涂機取出顆粒。
28.根據權利要求27的方法，其中所述聚合物是聚乙烯醇。
29.根據權利要求22的方法，還包括將包含色素的外包覆層包覆在所述隔離鹽層上， 其中在添加外包覆層之前，不從流化床噴涂機取出顆粒。
30.根據權利要求27的方法，其中所述外包覆層還包含色素。
全文摘要
本發明提供了具有無機鹽核心和在該核心上包覆的含酶層的小含酶顆粒和用于產生此類顆粒的方法。大部分酶顆粒的直徑小于300μm。所述顆粒適于摻入組合物如清潔組合物、紡織加工組合物和動物飼料組合物中。
文檔編號D06M16/00GK101946000SQ200980105226
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月11日 優先權日2008年2月14日
發明者A·P·瓦哈-瓦海, M·S·格伯特, N·T·貝克爾, R·I·克里斯坦森 申請人:丹尼斯科美國公司